Влияние транслокации 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S на продуктивность и качество зерна яровой мягкой пшеницы

Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S с геном Lr29 от хромосомы 7Ae#1 пырея удлиненного (2n = 70) привлекает внимание селекционеров мягкой пшеницы эффективностью против возбудителя листовой ржавчины. Однако ее влияние на хозяйственно полезные показатели изучено недостаточно. В представленной статье исследована агрономическая ценность транслокации 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S у аналогов яровой мягкой пшеницы сортов Саратовская 68 и Саратовская 70 в течение 2019–2021 гг. Наличие гена Lr29 у исследуемого материала было подтверждено с помощью ПЦР-анализа с маркером Lr29F24. Линии с геном Lr29 характеризовались высокой устойчивостью к Puccinia triticina как на фоне естественной эпифитотии, так и в лабораторных условиях. Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S у аналогов сорта Саратовская 68 снижала продуктивность зерна во все годы исследований. В среднем понижение составило 35 и 42 %, или в абсолютных цифрах 1163 и 1039 против 1802 кг/ га у сорта-реципиента. В то же время у линий-аналогов сорта Саратовская 70 отмечено понижение урожайности зерна в 2019 и 2020 гг. и не было отличий в 2021 г. В среднем понижение урожайности было 18 и 32 %, или в абсолютных цифрах 1101 и 912 против 1342 кг/ га у сорта-реципиента. У аналогов обоих сортов выявлено значимое понижение массы 1000 зерен, которое колебалось от 14 до 20 % на сорте Саратовская 68 и 17–18 % – на сорте Саратовская 70. Увеличение периода «всходы–колошение» обнаружено только у линий-аналогов сорта Саратовская 68, которое составило в среднем 1.3 суток. У аналога сорта Саратовская 70 различий по этому показателю не было. Транслокация 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S не влияла на высоту растений и устойчивость к полеганию у всего набора линий. Исследования качества муки и хлеба у линий с транслокацией 7DL-7Ae#1L·7Ae#1S выявили значимое увеличение содержания зернового белка и клейковины. Однако наблюдались различия между линиями сортов Саратовская 68 и Саратовская 70 по влиянию на показатели альвеографа. Если у линий сорта Саратовская 68 отмечалось понижение упругости, отношения упругости теста к растяжимости, то у линий сорта Саратовская 70 эти показатели повышались. Все линии увеличивали силу муки и объем хлебцев, но если у линий сорта Саратовская 68 была повышенная хлебопекарная оценка, то линии сорта Саратовская 70 не отличались от реципиента.

1. Atia M.A.M., El-Khateeb E.A., Abd El-Maksoud R.M., Abou-Zeid M.A., Salah A., Abdel-Hamid A.M.E. Mining of leaf rust resistance genes content in Egyptian bread wheat collection. Plants. 2021;10:1378. DOI 10.3390/plants10071378.

2. Davoyan R.O., Bebyakina I.V., Davoyan E.R., Mikov D.S., Badaeva E.D., Adonina I.G., Salina E.A., Zinchenco A.N., Zubanova Y.S. Use of a synthetic form Avrodes for transfer of leaf rust resistance from Aegilops speltoides to common wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2017; 21(6):663-670. DOI 10.18699/VJ17.284. (in Russian)

3. Davoyan R.O., Bebyakina I.V., Davoyan E.R., Mikov D.S., Zubanova Yu.S., Boldakov D.M., Badaeva E.D., Adonina I.G., Salina E.A., Zinchenko A.N. The development and study of common wheat introgression lines derived from the synthetic form RS7. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2019;23(7):827-835. DOI 10.18699/VJ19.556.

4. Davoyan R.O., Bebyakina I.V., Davoyan E.R., Zubanova Y.S., Boldakov D.M., Mikov D.S., Bibishev V.A., Zinchenko A.N., Badaeva E.D. Using the synthetic form RS5 to obtain new introgressive lines of common wheat. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(7):770-777. DOI 10.18699/VJ21.088.

5. Dorokhov D.B., Cloсke E. A rapid and economic technique for RAPD analysis of plant genomes. Russ. J. Genet. 1997;33(4): 358-365.

6. Dyck P.L., Lukow O.M. The genetic analysis of two interspecific sources of leaf rust resistance and their effect on the quality of common wheat. Can. J. Plant Sci. 1988;68:633-639. DOI 10.4141/CJPS88-076.

7. Friebe B., Jiang J., Raupp W.J., McIntosh R.A., Gill B.S. Characterization of wheat-alien translocations conferring resistance to diseases and pests current status. Euphytica. 1996;91:59-87. DOI 10.1007/BF00035277.

8. Gultyaeva E.I., Shaydayuk E.L., Gannibal P.B. Leaf rust resistance genes in wheat cultivars registered in Russia and their influence on adaptation processes in pathogen populations. Agriculture. 2021;11: 319. DOI 10.3390/agriculture11040319.

9. Gultyaeva E.I., Sibikeev S.N., Druzhin A.E., Shaydayuk E.L. Enlargement of genetic diversity of spring bread wheat resistance to leaf rust (Puccinia triticina Erics.) in Lower Volga region. Selskokhozyaystvennaya Biologiya = Agricultural Biology. 2020;55(1): 27-44. DOI 10.15389/agrobiology.2020.1.27rus. (in Russian)

10. Labuschagne M.T., Pretorius Z.A., Grobbelaar B. The influence of leaf rust resistance genes Lr29, Lr34, Lr35 and Lr37 on bread making quality in wheat. Euphytica. 2002;124:65-70. DOI 10.1023/A:1015683216948.

11. Li J., Shi L., Wang X., Zhang N., Wei X., Zhang L., Yang W., Liu D. Leaf rust resistance of 35 wheat cultivars (lines). J. Plant Pathol. Microbiol. 2018;9:429. DOI 10.4172/2157-7471.1000429.

12. Mains E.B., Jackson H.S. Physiological specialization in the leaf rust of wheat Puccinia triticina Erikss. Phytopathology. 1926;16:89-120.

13. McIntosh R.A., Wellings C.R., Park R.F. Wheat Rusts. An Atlas of Resistance Genes. Melbourne: CSIRO, 1995.

14. McIntosh R.A., Yamazaki Y., Dubcovsky J., Rogers W.J., Morris C., Appels R., Xia X.C. Catalogue of gene symbols for wheat. In: 12th Int. Wheat Genet. Symp., 8-13 September. 2013. Yokohama, Japan. 2013;29-30.

15. Peterson R.F., Campbell A.B., Hannah A.E. A diagrammatic scale for estimating rust intensity on leaves and stems of cereals. Can. J. Res. 1948;26(5):496-500. DOI 10.1139/cjr48c-033.

16. Procunier J.D., Townley-Smith T.F., Fox S., Prashar S., Gray M., Kim W.K., Czarnecki E., Dyck P.L. PCR-based RAPD/DGGE markers linked to leaf rust resistance genes Lr29 and Lr25 in wheat (Triticum aestivum L.). J. Genet. Breed. 1995;49:87-92.

17. Roelfs A.P., Singh R.P., Saaru E.E. Rust Diseases of Wheat: Concepts and Methods of Disease Management. Mexico, D.F.: CIMMYT, 1992.

18. Sibikeev S.N., Baranova O.A., Druzhin A.E. A prebreeding study of introgression spring bread wheat lines carrying combinations of stem rust resistance genes, Sr22+Sr25 and Sr35+Sr25. Vavilovskii Zhurnal Genetiki i Selektsii. = Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(7):713-722. DOI 10.18699/VJ21.081.

19. Sibikeev S.N., Druzhin A.E., Badaeva E.D., Shishkina A.A., Dragovich A.Y., Gultyaeva E.I., Kroupin P.Y., Karlov G.I., Khuat T.M., Divashuk M.G. Comparative analysis of Agropyron intermedium (Host) Beauv 6Agi and 6Agi2 chromosomes in bread wheat cultivars and lines with wheat-wheatgrass substitutions. Russ. J. Genet. 2017;53(3):314-324. DOI 10.1134/S1022795417030115.

20. Sibikeev S.N., Druzhin A.E., Gultyaeva E.I., Andreeva L.V. Analysing effects of 4AS.4AL-7S#2S translocation upon yields and grain quality of spring milling wheat. Uspekhi Sovremennogo Estestvoznaniya = Advances in Current Natural Sciences. 2019;8:34-38. DOI 10.17513/use.37179. (in Russian)

21. Sibikeev S.N., Konkova E.A., Salmova M.F. Characteristic of the bread wheat leaf rust patogen virulence in the Saratov region conditions. Agrarnyy Nauchnyy Zhurnal = Agrarian Scientific Journal. 2020;9:40-44. DOI 10.28983/asj.y2020pp40-44. (in Russian)

22. Sears E.R. Agropyron-wheat transfers induced by homoeologous pairing. In: Proceeding of the 4th International Wheat Genetic Symposium. Columbia. Missouri. USA, 1973:191-199.